GW170817

GW170817  es el primer estallido de ondas gravitacionales registrado que ocurrió como resultado de la fusión de dos estrellas de neutrones . Registrado el 17 de agosto de 2017 a las 12:41:04.4 UTC [1] por los tres detectores de ondas gravitacionales interferométricas láser de la red de detectores LIGO - Virgo . El descubrimiento de este evento se anunció oficialmente el 16 de octubre de 2017 en un comunicado de prensa conjunto de LIGO Scientific Collaboration y Virgo Collaboration [2] [3] ; al mismo tiempo, se publicó un artículo conjunto de colaboraciones en Physical Review Letters [4] .

Historia

Con la puesta en servicio el 1 de agosto de 2017 del observatorio Virgo, ubicado cerca de la ciudad italiana de Pisa, el número de detectores gravitacionales llegó a tres y fue posible establecer las coordenadas de la señal gravitatoria con mayor precisión. El 14 de agosto, por primera vez en la historia, los tres detectores registraron una señal gravitatoria de la fusión de agujeros negros, designada GW170814 , cuya fuente se determinó con mucha más precisión que las anteriores. La siguiente señal, posteriormente denominada GW170817, fue registrada conjuntamente por los tres detectores gravitacionales el 17 de agosto [5] .

Detección de señal

La señal tuvo una duración de unos 100 segundos (desde que alcanzó la frecuencia de 24 Hz hasta que finalizó). Se asoció con el estallido corto de rayos gamma GRB 170817A observado de forma independiente , que ocurrió 1,74 ± 0,05 s después del máximo del estallido de ondas gravitacionales (el estallido de rayos gamma fue observado por los observatorios espaciales Fermi e INTEGRAL ), así como con el resplandor óptico y de rayos X observado. La fuente de la señal electromagnética estaba en la galaxia NGC 4993 ( constelación Hydra ). La observación de la señal GW170817 con tres detectores a la vez hizo posible determinar la dirección a su fuente; La localización de la fuente se determina dentro de una región de la esfera celeste en un ángulo sólido de 28 grados cuadrados (con un nivel de confianza del 90 %). La fuente del estallido de rayos gamma se encuentra dentro de esta área [4] .

Búsqueda en el rango electromagnético

Con base en los datos sobre el retraso entre los momentos de llegada de la señal a Fermi e INTEGRAL, fue posible mejorar significativamente la localización de la fuente de rayos gamma. Al mismo tiempo, resultó que la hora y la región del estallido de rayos gamma coinciden con la dirección de la fuente de ondas gravitacionales obtenida por la colaboración LIGO/Virgo. La búsqueda y el análisis adicionales de la información de otros detectores hicieron posible localizar la región de las ondas gravitacionales entrantes y, además, habiendo recibido esta información, los telescopios de toda la Tierra se sintonizaron para buscar rastros de fusión en varios rangos de ondas electromagnéticas [5] [6] .

Basándose en los datos del estallido de ondas gravitacionales, LIGO/Virgo determinó no solo el hecho de la fusión de dos estrellas de neutrones, lo que debería dar lugar a una señal en el rango óptico, sino también la distancia aproximada al propio sistema. Usando esto y estimaciones de las coordenadas de la fuente, los astrónomos comenzaron a buscar sus manifestaciones ópticas después del anochecer en la región de la Tierra donde se ubicaron los observatorios. Los telescopios en Chile se convirtieron en los primeros donde, 10 horas después de la fusión, la región de localización del estallido se hizo visible, pero al mismo tiempo, 6 equipos descubrieron de forma independiente el componente óptico [5] .

Observaciones posteriores

Se detectó emisión tardía en otros rangos. Entonces, después de 12,8 horas, el Observatorio Gemini detectó una respuesta en el rango del infrarrojo cercano. En el rango ultravioleta, la señal fue detectada por los telescopios espaciales Swift y Hubble . Los telescopios Pan-STARRS , Magellan y Subaru también se sumaron a las observaciones . Como resultado, se llevó a cabo un monitoreo casi continuo de la fuente durante varias semanas [5] .

El componente de rayos X fue detectado solo en el noveno día de observaciones por el telescopio Chandra . Además, durante bastante tiempo, los astrónomos no pudieron detectar una respuesta en el rango de radio . Los investigadores atribuyen el retraso a la orientación de la eyección dirigida de materia: la eyección se dirigió en la dirección opuesta y los efectos asociados con la expansión de la capa aparecieron mucho más tarde. Se han realizado intentos para detectar neutrinos asociados con la fusión de estrellas de neutrones , pero no han tenido éxito [5] .

Orígenes astronómicos

Del análisis de la señal se obtuvo información sobre los parámetros de la fuente. La masa total del sistema es de 2,7 a 3,3 masas solares ( M ⊙ ), más de 0,025 M ⊙ convertidas en energía de ondas gravitatorias durante la fusión. La distancia a la fuente es de 40+8
−14mega parsec (130 millones de años luz ). Como resultado de la fusión, se formó un agujero negro o una estrella de neutrones [6] [7] .

Resultados científicos

Gracias a la observación casi simultánea de la onda gravitacional y la señal electromagnética, por primera vez se establecieron restricciones directas a la desviación de la velocidad de las ondas gravitatorias con respecto a la velocidad de la luz . Si tal desviación existe, se encuentra en el rango de −3 × 10 −15 a +0,7 × 10 −15 , es decir, es compatible con cero dentro del error [8] . También se refinaron las restricciones sobre la violación de la invariancia de Lorentz y se verificó el principio de equivalencia utilizando el efecto Shapiro [8] . Se confirmó el modelo de fusión de estrellas de neutrones como fuente de breves estallidos de rayos gamma [8] .

Como resultado de la fusión de las estrellas de neutrones, los átomos de los elementos pesados ​​(oro, uranio, platino y otros) fueron expulsados ​​al espacio. Los astrónomos creen que tales eventos son la principal fuente de estos elementos en el Universo [6] . Durante varios días en la Tierra, la radiación de una fuente se registró en varios rangos y los datos obtenidos coincidieron con las predicciones teóricas para tal fusión [6] .

Se han obtenido límites más precisos sobre la masa máxima posible de una estrella de neutrones que no gira [9] .

Además, se obtuvo una estimación de la dimensión del espacio-tiempo de nuestro Universo y una estimación del límite inferior de la vida útil del gravitón: años [10] .

Véase también

• Astronomía de ondas gravitacionales
• Descubrimiento de las ondas gravitacionales

Notas

1. ↑ El momento en que termina la señal.
2. ↑ Krieger, Lisa M. A Bright Light Seen Across The Universe, Proving Einstein Right - Colisiones violentas fuente de nuestro oro,  plata . The Mercury News (16 de octubre de 2017). Consultado el 16 de octubre de 2017. Archivado desde el original el 16 de octubre de 2017.
3. ↑ Vyacheslav Avdeev, Pavel Kotlyar . Las estrellas de neutrones escucharon a todo el mundo: los científicos captaron por primera vez ondas gravitatorias de la fusión de estrellas de neutrones  (ruso) , Gazeta.ru  (16 de octubre de 2017). Archivado desde el original el 17 de octubre de 2017. Consultado el 16 de octubre de 2017.
4. ↑ 1 2 Abbott B. P. (LIGO Scientific Collaboration y Virgo Collaboration) et al. GW170817: Observación de ondas gravitacionales de una estrella de neutrones binaria Inspiral  (inglés)  // Cartas de revisión física  : revista. - 2017. - 16 de octubre ( vol. 119 , núm. 16 ). -doi : 10.1103 / PhysRevLett.119.161101 .
5. ↑ 1 2 3 4 5 Vyacheslav Avdeev, Pavel Kotlyar. Las estrellas de neutrones han oído todo el mundo . Gazeta.Ru (16 de octubre de 2017). Consultado el 16 de octubre de 2017. Archivado desde el original el 17 de octubre de 2017. (Ruso)
6. ↑ 1 2 3 4 Revisión PM. Descubrimiento del año: los astrofísicos observaron por primera vez la colisión de estrellas de neutrones . Popmech.ru . Consultado el 16 de octubre de 2017. Archivado desde el original el 16 de octubre de 2017. (Ruso)
7. ↑ Vasili Makarov. Colisión de estrellas de neutrones: una catástrofe misteriosa . Popmech.ru (13 de noviembre de 2017). Consultado el 13 de noviembre de 2017. Archivado desde el original el 14 de noviembre de 2017. (Ruso)
8. ↑ 1 2 3 Abbott BP et al. (Colaboración científica LIGO, Colaboración Virgo, Monitor de ráfagas de rayos gamma Fermi e INTEGRAL). Ondas gravitacionales y rayos gamma de una fusión de estrellas de neutrones binarias: GW170817 y GRB 170817A // The Astrophysical Journal. - 2017. - Vol. 848.-P.L13. doi : 10.3847 /2041-8213/aa920c .
9. ↑ Dmitri Trunin. Los astrofísicos han aclarado la masa límite de las estrellas de neutrones . nplus1.ru (17 de enero de 2019). Consultado el 25 de marzo de 2019. Archivado desde el original el 25 de marzo de 2019. (Ruso)
10. ↑ ArXiv.org Kris Pardo, Maya Fishbach, Daniel E. Holz, David N. Spergel . Límites en la cantidad de dimensiones del espacio-tiempo de GW170817 Archivado el 3 de noviembre de 2019 en Wayback Machine .

Enlaces

• Detecciones  ._ _ LIGO .
•  Observaciones de seguimiento de GW 170817 .
• Se encontró en el espacio un objeto que viola las leyes de la física: ¿qué es?